断层扫描计算机辅助诊断肺结节 |
据估计，全世界每年新增180万例肺癌病例，肺癌已占全世界所有癌症病例的13%。出超过100种类型的癌症，肺癌是负责最高死亡率。肺结节被定义为近似球形的不透明度，直径达3厘米，被肺实质包围。病变大于3厘米的称为质量和通常恶性。由于社会老龄化，工业化，城市化，污染和不良生活方式，大多数肺癌病例与吸烟有关。
击败肺癌最有效的方法是早期诊断和治疗。如果进行早熟治疗，诊断后存活率增加约90%。最有效的诊断方法之一是图像检查。计算机断层扫描是一种经济实惠的检查，可提供高质量的图像，并用于分析几种病变类型，包括肺部病变。然而，计算机断层扫描的分析是需要太多的专家的敏感的任务，因为它是一个重复和累人过程中，有错误的可能性高，由于大量的图像被分析。
肺癌的早期检测允许预期和更快的治疗干预，为患者提供更有利的预后。已经不断探索采用数字图像处理和模式识别技术的各种计算工具。这些技术一起用于开发计算机辅助检测/计算机辅助诊断系统。这些工具旨在提高诊断的准确性，为专家提供第二意见，因为附加信息可以产生更精确的诊断。
在大多数计算机辅助检测x方法中，特征提取阶段基于：几何，其测量例如候选者的圆形度，以及纹理，其基于其灰度级分布来描述候选者的方面。为了表征肺结节，只使用纹理描述符。为此，采用了系统发育多样性指数。
多样性是生态学中经常使用的术语。多样性指数的目标是描述社区或地区存在的物种种类。系统发育是生物学的一个分支，通过验证物种之间的关系来研究物种之间的进化关系，以确定可能的共同祖先。系统发育树，或简称为系统发育，是一种树，其中叶子代表生物体，内部节点代表可能的祖先。树的边缘表示进化关系。
为了表征纹理，使用了五个多样性指数，即：密集二次熵指数，它代表两个随机选择的物种之间的系统发育差异;广泛的二次熵，表示物种对之间所有距离的总和;平均分类学上的清晰度，其中有两个随机选择的物种之间的距离;总分类学的清晰度，这使的能够验证所有物种之间平均系统发育区别的总和;最后纯多样性，计算为相邻物种之间的距离。这些指数基于作为树状图的树的结构的系统发育多样性。
此次的工作为某些领域带来了直接贡献。在医学领域，贡献是通过分析结节的纹理来开发用于肺部诊断的自动系统。在计算机科学领域，在以下方面做出贡献：使用基于密集二次熵的纹理测量，广泛的二次熵，平均分类学清晰度，总分类学清晰度和纯多样性指数，以及在使用系统发育树来表征肺结节。
人的研究，已经关于肺结节为恶性和良性的诊断进行，增加的计算机辅助检测x系统的准确率检测的目标和肺癌的诊断。最近在肺结节诊断领域的文献综述，显示了以下细节：工作，技术，数据库和结果。由于这是一项复杂的任务，因此大多数这些工作不仅使用纹理描述符将肺结节分类为恶性和良性。相反，他们结合纹理和形状的描述符，使用它们作为互补分析。在由专家手动分类的大多数结节和非结节中，划定区域比结节或非结节的实际面积/体积大得多，或者与其实际形状不匹配。另一个问题是大多数计算机辅助检测系统使用分割技术来生成具有非常相似形状的候选区域，这可能导致不正确的分类。除了这些工作之外，还有一些其他研究表明肺结节的肿瘤内异质性，例如，基于对病变结构的分析，可以知道哪种化疗药物更合适。由于这些原因，此次的方法仅使用纹理描述符来表征每个肺结节。
在“材料和方法”中，研究人员提出了用于将从计算机断层扫描提取的结节分类为恶性和良性的方法，使用基于纹理的特征提取，通过遗传算法选择最佳模型和通过支持向量机分类。在“结果与讨论”和“讨论”中，展示并讨论了所提出的方法所取得的成果。最后，在“结论”中，提出了有关这项工作的最终评论。
遗传算法的使用显示了选择最适合的个体的效率，以创建最佳训练模型和平衡类。
无论分析的形状如何，仅通过使用纹理来表征肺结节，结合多样性指数和系统发育树，就可以获得良好的结果。
最后，重要的是要强调LIDC-IDRI数据库极其复杂和多样化，这包含无数不同的肺结节病例。该数据库具有由各种断层扫描仪提取的检查，使得通过计算机辅助检测 / 计算机辅助检测x系统更难以检测，分类甚至诊断它们。
所有这些项目都是这种方法的价值所在。通过数分析肺结节的纹理特征，结合遗传算法汇总的系统发育树，取得了良好的效果。
世界各地的高死亡率和肺癌发病率记录证明了开展研究以便为疾病的早期诊断提供资源的重要性，从而提供更好的治疗。本文介绍了一种将肺结节分为恶性和良性的方法。为此，使用以下基于距离的系统发育多样性指数作为纹理描述符：强二次熵，广泛二次熵，平均分类学清晰度，总分类学清晰度和纯多样性度量。最后，遗传算法和支持向量机将肺结节分为恶性和良性。该方法被证明是专业医师的有用工具。
结果表明，基于系统发育多样性指数的肺结节纹理分析技术具有良好的性能。另一个重要因素是所提出的技术和遗传算法的使用的组合，因为它们在恶性和良性之间的区分方面允许更好的结果。
最后，本研究中提出的方法可能将计算机辅助检测工具整合到肺癌的检测和诊断中，以便对恶性和良性的结节进行分类，从而使专家的检查分析更加灵活，不那么详尽。 |
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| 肺癌的临床表现比较复杂，症状和体征的有无、轻重以及出现的早晚，取决于肿瘤发生部位、病理类型、有无转移及有无并发症，以及患者的反应程度和耐受性的差异。肺癌早期症状常较轻微，甚至可无任何不适。中央型肺癌症状出现早且重，周围型肺癌症状出现晚且较轻，甚至无症状，常在体检时被发现。肺癌的症状大致分为：局部症状、全身症状、肺外症状、浸润和转移症状。 |
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